文档介绍：博士学位论文中国科学技术大学燃料电池一体化电极的研究低温等离子体技术制备直接醇类学科专业:等离子体物理作者姓名:导师姓名:完成时间:张呈旭孟月东研究员二。一二年五月二十日
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聊魏玉基重导师签名:丝缒垫狐作者签名:丕扳。毳:遮签字日期:二么眨——一签字日期:皇生丝』:.————————————————————————————————————————————————一签字日期:Ⅻ.么。中国科学技术大学学位论文原创性声明中国科学技术大学学位论文授权使用声明本人声明所呈交的学位沦文,是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作为申请学位的条件之一,学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位沦文的部分使用权,即:学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档谌莺椭街事畚牡哪谌菹嘁恢隆年作者签名:保密的学位论文在解密后也遵守此规定。口公开口保密喝矿一一.
摘要本论文将等离子体增强化学气相沉积和等离子体磁控溅射技术相结合,发展出一种全干式制备直接醇类燃料电池一体化电极的新方法。首先,采用等离子体影响,确定较优的磁控溅射参数;研究碳纳米纤维特性对催化剂纳米颗粒微接醇类燃料电池电极的制备提供理论指导。主要成果如下:频输入功率等对碳纳米纤维生长的影响,结果表明:作为催化剂所制备的碳纳米纤维较、恍飧肿魑4呋林票傅奶寄擅紫宋弑父玫木浴⒆直性,和更长的长度;碳纳米纤维的密度随催化剂厚度呈先增加后减小的趋势,维随基台负偏压的增大而具备更好的定向性,且生长速度也越快;碳纳米纤维的生长速度随射频输入功率的增大而增大,在本文中感应耦合等离子体装置所允许随着化石能源的日趋枯竭和环境污染问题的日益严重,如果找不到有效的替代能源,人类社会将面临全面的能源危机。燃料电池作为一种直接将化学能转化为电能的发电装置,因为其高效性、环境友好性,被认为是世纪首选的洁净能源技术。其中,直接醇类燃料电池,具有燃料来源广、可再生、价格低廉、储运方便,比能量高等优点,被认为是最有可能实现商业化应用的燃料电池之一。新型高效电极的研制是发展直接醇类燃料电池技术的重要内容。增强化学气相沉积技术,在燃料电池气体扩散层上直接定向生长碳纳米载体,然后磁控溅射沉积铂纳米颗粒,制成超低负载量的一体化电极。全等离体方法合成一体化电极既有可能解决电极催化剂利用率不高,电催化活性较低等问题,还能减小的负载量,降低电池成本。在气体扩散层上直接生长碳纳米纤维阵列,研究等离子体放电参数、基台偏压对碳纳米纤维特性的影响,实现对碳纳米纤维长度、密度的可控制备;采用磁控溅射技术,将催化剂纳米颗粒沉积在碳纳米纤维表面,制备一体化电极,研究磁控溅射参数对微观结构的观结构的影响,对一体化电极的电催化性能进行研究,阐明催化剂纳米颗粒微观结构与电极电催化性能之间的内在联系,为低负载量、高利用率的直捎酶杏︸詈系壤胱犹逶銮炕喑粱际醭晒υ谔贾奖砻娲怪倍ㄏ生长出碳纳米纤维阵列。研究催化剂种类、厚度、基片台偏压、射在较低的生长温度℃拢現呋梁穸任笨梢猿晒Χ向生长碳纳米纤维,厚度为的催化剂不能生长碳纳米纤维;碳纳米纤的参数范围内,生长速度与射频输入功率呈近似的线性增长关系。ǖ壤胱犹逶銮炕喑粱偷壤胱犹宕趴亟ι浼际跸嘟岷现票傅蚉负载量直接醇类燃料电池一体化电极疺,/电极在电化学和
优于采用常规化学方法制备的商品化删电极,在燃料电池应用中体现出巨大的活性、贵金属催化剂的利用效率、甲醇氧化活性、抗中毒性能、持久性等方面均芯康壤胱犹灞砻婊罨寄擅紫宋砸惶寤缂阅艿挠跋欤直鸩捎、、和壤胱犹寤罨寄擅紫宋缓蟾涸豍擅卓帕V票敢惶寤电极,荼砻鳎琋和等离子体处理碳纳米纤维,可有效减小后续沉体处理对纳米颗粒粒径和分布的影响不大,等离子体虽然使得纳米颗粒的分布变的更均匀,但显著增大了纳米颗粒的粒径,不同等离子体活化后的芯刻寄擅紫宋蚊捕缘缂ǖ绱呋阅艿挠跋欤峁砻鳎孀盘寄擅率,使垂直于溅射原子流方向的碳载体表面易于形成较大粒径催化剂颗粒。增加碳纳米纤维的长度和密度,有利于增大与溅射原子流成夹角方向的沉积面积,使得附着在碳载体上纳米颗粒粒径减小,增加催化剂的电催化性能和利用率。载量固定的情况下,与溅射原子流成夹角方向的碳载体表面积决定了真正起催化作用的纳米颗粒的粒径,进而决定电极的电化学性能。为了进一步提高一体备出碳纳米墙,并负载制成一体化电极疌。、缺碚魇侄伪砻鳎琍擅卓帕T谔寄擅浊缴暇确植迹>督闲。.纳米颗粒呈面心立方结